第九章电化学分析导论

二、分 类 ——按其测量方式不同可分三类
1、直接电化学分析法 在特定条件下，通过测量待测试液的活度与化学
电池中某一电参数（电导、电位、电流、电量等）之 间的关系进行定量分析。
包括：电导、电位、极谱、库仑分析法。
2、电容量分析法
以化学电池中某一电参数的突变来指示滴定分析终 点的方法，又称电滴定分析法。
的自动控制和在线分析。不需要大型、昂贵的仪器设备。
5. 应用广泛，可测组分含量范围宽； 传统电化学分析：无机离子的分析；测定有机化合
物也日益广泛；药物分析；活体分析；物理化学平衡常 数的测定及化学反应机理和历程的研究等。
6. 所需试样量较少，适合微量操作。 超微电极直接刺入生物体内，测定细胞原生质的组成，
从而进行活体分析和监测。
1、袖珍微型化：仪器袖珍化，电极微型化。 2、生命过程的模拟研究：生命过程的氧化还 原反应类似电极上的氧化还原，用电极膜上 反应模拟生命过程，可深化认识生命过程。 3、活体现场检测：（无损伤分析 ）。
§9-2 电化学电池
简单的化学电池是由两组金属-溶液体系组成的，每个化 学电池有两个电极，分别浸入适当的电解质溶液中，用金属 导线从外部将两个电极连接起来，同时，使两个电解质溶液 接触，构成电流通路。电子通过外电路-导线，从一个电极流 到两一个电极，在溶液中，带正、负电荷的离子从一个区域 移动到另一个区域，以输送电荷，最后从金属与溶液的界面 发生电极反应，即离子从电极上取得电子或将电子交给电极， 发生氧化还原反应。
3. 电池组成的每一个接界面用“|”隔开。两种溶液通过 盐桥连接时，用“¦¦”表示；
4. 电解质溶液位于电极之间；
化学电池：进行电化学反应的场所，是实现化学能与
电能相互转化的装置。电化学反应的实质是物质发生了电子 转移。
根据电化学反应能量的来源不同，化学电池可分为:
化 原电池： 化学能 自发地 电 能 学 电解池： 电 能 外电源 化学能 电 池 电导池： 研究化学电池中电解质溶液的导
电特性，不考虑电化学反应的化 学电池
一、原电池 e-
原电的化学能
ZnSO4
转变成电能的装置。
Cl-
Cu-Zn原电池
I
Cu
CuSO4
K+
Zn 极 阳极（负极） Zn ⇌ Zn2++2e- 氧化反应
Cu 极 阴极（正极） Cu2++2e- ⇌ Cu 还原反应
电池反应 Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
(
Zn
2
包括电导滴定、电位滴定、库仑滴定等。
3、电重量分析法
通过电极反应，将待测物转变为金属或其它形式的氧 化物在电极上析出，然后用重量法测定含量的方法。
包括：电解分析法。 要求：用电作为沉淀剂，要电解完全。
三、特 点
1. 准确度高 电分析可对常量、微量和痕量组分测定，并且重现性、
稳定性较好。库仑分析、电解分析有较高的准确性，甚至可 测定原子量。
an introduction to electro-chemical analysis
第九章 电分析化学导论
Study hard !
§9-1 电化学分析法概述
一、定 义
电分析化学是仪器分析的一个重要分支，是 根据待测物质溶液所呈现的电化学性质及其变化 而对物质进行定性和定量分析的方法。
通常将待测物质作为电解质溶液，选择合适的电极， 组成一个化学电池，通过测量电池的电化学参数，如电极 电位、电流、电量等变化，实现对待测物质的分析。
2. 化学电池的正极就是阳极，负极就是阴极。（ ）
三、电池的书写规则
国际纯粹与应用化学联合会规定了电池的书写规则。规 定如下：
1. 电池的组成物质均以其化学符号表示，应标明物质的 状态、溶液的活度（浓度），气体应标明压力、温度，不注 明，则指25℃，101325Pa；
2. 规定电池左边是发生氧化反应的阳极，右边是发生还 原反应的阴极；
电化学电池
Cu
2eZn
阴极 Cu2++2e- ⇌ Cu 还原反应
阳极 Zn ⇌ Zn2++2e氧化反应
用导线将两电极连接，构成电流回路时：
1. 导线中，电子定向移动产生电流—电子导电；
2. 溶液中，有离子定向移动传递电流—离子导电；
3. 电极表面上，发生氧化还原反应，完成电子导电到离 子导电的转换。离子导电与化学反应相关，产生化学能；电 子导电与电流有关，产生电能，即在电极表面完成电能向化 学能的转换。
注意：Cu-Zn原电池和电解池相互转化后，电极名 称的变化：
Zn极 Cu极
Cu-Zn原电池 负极 阳极 正极 阴极
Cu-Zn电解池 负极 阴极 正极 阳极
问 题：
1. Cu-Zn原电池、电解池相互转化时，其电极名称会如何变化？ （）
A. 正负极不变，阴阳极不变 B. 正负极不变，阴阳极相反
C. 正负极相反，阴阳极不变 D. 正负极相反，阴阳极相反
/ Zn
0.763V
Cu
2
/ Cu
0.340V )
二、电解池
e-
电解池：实现电化 学反应所需要的能量由 外部电源供给的。
将Zn极与电源的负极相连，Cu极与电源的正极相连，当 外加电压略大于原电池电动势时：
Zn 极 阴极（负极） Zn2++2e- ⇌ Zn 还原反应 Cu 极 阳极（正极） Cu ⇌ Cu2++2e- 氧化反应
2. 灵敏度高 一般电分析测定各种组分的含量为10-4 -10-8 mol/L ，电
位分析的检出限可达10-7 mol/L ，极谱伏安法测物质的最低量 可以达到10-12mol/L。
3. 选择性较好 通过应用各种被测组分的某些电化学特性，以及控制化
学电池的某些条件，使其具有较高的选择性，排除干扰。
4. 仪器设备简单、操作方便、价格便宜 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中
电池反应 Zn2++Cu = Zn+Cu2+ （非自发的）
在电化学中，不论是原电池，还是电解池： 凡是发生氧化反应的为阳极； 凡是发生还原反应的为阴极； 电极反应的总反应为电池反应；（正、负极是物理学
上的分类，阴阳极是化学上常用的称呼）。
由电极反应可知：在电解池中，活泼性较小的金属 失去电子，被氧化称为阳极，而较活泼的金属得到电子 被还原称为阴极；在原电池中，两电极正好相反。由此 可知，通过调节外加电源电压的大小，使原电池和电解 池相互转化。